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Python入门教程完整版,如何快速掌握?

Python 入门教程完整版

前言:为什么选择 Python?

在开始之前,先了解一下为什么 Python 是初学者的首选:

Python入门教程完整版,如何快速掌握?-图1
(图片来源网络,侵删)
  • 语法简洁,可读性强:Python 的语法非常接近自然语言,代码就像在写英文句子一样,易于理解和学习。
  • 功能强大,应用广泛:从网站开发、数据分析、人工智能到自动化脚本,Python 几乎无所不能。
  • 社区庞大,资源丰富:遇到任何问题,你几乎都能在 Stack Overflow、GitHub 或各大论坛上找到答案。
  • 免费开源:Python 完全免费,你可以自由地使用和分发。

第一部分:准备工作

在写第一行代码之前,我们需要搭建好环境。

安装 Python

  1. 访问官网:打开浏览器,访问 Python 官方网站 python.org
  2. 下载安装包:网站会自动检测你的操作系统并提供最新的稳定版下载,点击 "Download Python X.X.X" 按钮。
  3. 安装 Python
    • Windows 用户:双击下载的 .exe 文件。最重要的一步:在安装界面,务必勾选 "Add Python to PATH"(将 Python 添加到环境变量),这能让你在命令行中直接使用 python 命令,然后点击 "Install Now" 进行安装。
    • macOS 用户:双击 .pkg 文件,按照提示一步步安装即可。
  4. 验证安装:安装完成后,打开终端(Windows 上是 cmdPowerShell,macOS 上是 Terminal),输入以下命令:
    python --version

    如果显示出你安装的 Python 版本号(如 Python 3.11.4),说明安装成功!

小贴士:现在新版本的 Python 默认安装的是 Python 3,Python 2 已经停止维护,强烈建议初学者直接学习 Python 3

选择代码编辑器

虽然 Windows 自带的记事本可以写 Python 代码,但我们强烈推荐使用专业的代码编辑器,它们能提供语法高亮、自动补全等强大功能,极大提升编码效率。

Python入门教程完整版,如何快速掌握?-图2
(图片来源网络,侵删)
  • Visual Studio Code (VS Code):微软出品,免费、强大、插件丰富,是目前最受欢迎的编辑器之一。

    • 安装 VS Code:从 code.visualstudio.com 下载并安装。
    • 安装 Python 插件:打开 VS Code,点击左侧的扩展图标(四个方块),搜索 "Python",由 Microsoft 发布的那个,点击 "Install"。
  • PyCharm Community Edition:JetBrains 出品,是专门为 Python 开发的 IDE(集成开发环境),功能非常全面,社区版是免费的。

建议:对于纯新手,VS Code 足够且更轻量,如果你以后想深入做 Python 开发,可以尝试 PyCharm


第二部分:你的第一行 Python 代码

运行 Python 的方式

有两种主要方式来运行 Python 代码:

  • 交互式环境:在终端输入 python,进入一个 >>> 提示符环境,在这里输入代码,会立刻看到结果,适合快速测试和学习。
  • 脚本文件:将代码写入一个以 .py 为后缀的文件中(如 hello.py),然后通过 python hello.py 命令来运行,这是编写完整程序的标准方式。

我们先从交互式环境开始。

"Hello, World!"

打开你的终端,输入 python 并回车,看到 >>> 提示符后,输入:

print("Hello, World!")

然后按回车,你会看到终端输出:

Hello, World!

恭喜!你已经成功运行了你的第一行 Python 代码!

  • print() 是 Python 的一个函数,它的作用就是把括号里的内容显示在屏幕上。
  • "Hello, World!" 是一个字符串,用双引号括起来的文本。

第三部分:Python 基础语法

变量和数据类型

变量就像一个带标签的盒子,你可以把东西存进去,并通过标签来取用。

Python 是动态类型语言,你不需要声明变量的类型,直接赋值即可。

# 赋值
name = "Alice"       # 字符串
age = 25             # 整数
height = 1.75        # 浮点数 (小数)
is_student = True    # 布尔值
# 查看变量内容
print(name)
print(age)
print(height)
print(is_student)
# 查看变量的类型
print(type(name))    # <class 'str'>
print(type(age))     # <class 'int'>

基本数据类型

  • 字符串:文本,用单引号 或双引号 括起来。
  • 整数:没有小数的数字,如 10, -5
  • 浮点数:带小数的数字,如 14, -0.01
  • 布尔值:只有两个值,True (真) 和 False (假)。

注释

注释是写给程序员看的,解释代码的作用,Python 解释器会忽略它。

  • 单行注释:以 开头。
  • 多行注释:用三个单引号 或三个双引号 括起来。
# 这是一个单行注释,用于解释下面的代码
"""
这是一个多行注释。
可以用来写一段详细的说明。
"""
print("代码会忽略我")

用户输入

使用 input() 函数可以获取用户的键盘输入。

# input() 会提示用户输入,并将输入的内容作为字符串返回
name = input("请输入你的名字: ")
# 使用 f-string (格式化字符串) 来拼接文本
print(f"你好, {name}! 欢迎来到 Python 世界。")

运算符

Python 支持常见的数学和逻辑运算符。

  • 算术运算符

    print(10 + 5)   # 加法 -> 15
    print(10 - 5)   # 减法 -> 5
    print(10 * 5)   # 乘法 -> 50
    print(10 / 5)   # 除法 -> 2.0 (结果是浮点数)
    print(10 // 3)  # 整除 -> 3 (只取整数部分)
    print(10 % 3)   # 取余 -> 1 (10除以3的余数)
    print(10 ** 2)  # 幂运算 -> 100 (10的2次方)
  • 比较运算符:返回布尔值。

    print(10 > 5)   # 大于 -> True
    print(10 < 5)   # 小于 -> False
    print(10 == 5)  # 等于 -> False (注意是两个等号)
    print(10 != 5)  # 不等于 -> True
  • 逻辑运算符

    print(True and False) # 与 -> False (两者都为真才为真)
    print(True or False)  # 或 -> True (两者有一个为真就为真)
    print(not True)       # 非 -> False (取反)

第四部分:数据结构

数据结构是用来组织、存储和管理数据的集合。

列表

列表是 Python 中最常用的数据结构,它是一个有序、可变的元素集合,用方括号 [] 表示。

# 创建一个列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
# 访问元素 (索引从 0 开始)
print(fruits[0])      # 输出: apple
print(fruits[1])      # 输出: banana
# 修改元素
fruits[1] = "blueberry"
print(fruits)         # 输出: ['apple', 'blueberry', 'cherry']
# 添加元素
fruits.append("orange")
print(fruits)         # 输出: ['apple', 'blueberry', 'cherry', 'orange']
# 删除元素
fruits.remove("apple")
print(fruits)         # 输出: ['blueberry', 'cherry', 'orange']
# 获取列表长度
print(len(fruits))    # 输出: 3

元组

元组和列表类似,但它是不可变的,创建后就不能修改、添加或删除元素,用圆括号 表示。

# 创建一个元组
coordinates = (10.0, 20.0)
# 访问元素
print(coordinates[0]) # 输出: 10.0
# 尝试修改元素会报错
# coordinates[0] = 15.0  # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

字典

字典是存储键值对 的数据结构,通过键来快速查找值,用花括号 表示。

# 创建一个字典
person = {
    "name": "Bob",
    "age": 30,
    "city": "New York"
}
# 通过键访问值
print(person["name"])  # 输出: Bob
# 添加或修改键值对
person["job"] = "Engineer" # 添加
person["age"] = 31        # 修改
print(person)             # 输出: {'name': 'Bob', 'age': 31, 'city': 'New York', 'job': 'Engineer'}
# 获取所有键
print(person.keys())     # 输出: dict_keys(['name', 'age', 'city', 'job'])
# 获取所有值
print(person.values())   # 输出: dict_values(['Bob', 31, 'New York', 'Engineer'])

集合

集合是一个无序、不重复的元素集合,常用于去重和数学上的集合运算(并集、交集等),用花括号 表示。

# 创建一个集合
numbers = {1, 2, 2, 3, 4, 4, 5}
print(numbers) # 输出: {1, 2, 3, 4, 5} (重复的2和4被自动去除了)
# 添加元素
numbers.add(6)
print(numbers) # 输出: {1, 2, 3, 4, 5, 6}
# 检查元素是否存在
print(3 in numbers) # 输出: True

第五部分:流程控制

流程控制让程序能够根据不同的情况执行不同的代码块。

条件语句

使用 if, elif (else if), else 来实现逻辑判断。

age = int(input("请输入你的年龄: "))
if age < 18:
    print("你是未成年人。")
elif age >= 18 and age < 60:
    print("你是成年人。")
else:
    print("你是老年人。")

循环语句

循环用于重复执行一段代码。

  • for 循环:用于遍历序列(如列表、字符串等)。

    fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
    for fruit in fruits:
        print(f"I like {fruit}.")
    # 使用 range() 函数
    for i in range(5): # 生成 0, 1, 2, 3, 4
        print(i)
  • while 循环:只要条件为 True,就会一直循环。

    count = 0
    while count < 5:
        print(f"Count is: {count}")
        count = count + 1 # 别忘了增加计数器,否则会无限循环!
  • breakcontinue

    • break:立即跳出整个循环。
    • continue:跳过本次循环,直接进入下一次循环。
    # break 示例
    for i in range(10):
        if i == 5:
            break
        print(i) # 输出 0, 1, 2, 3, 4
    # continue 示例
    for i in range(10):
        if i % 2 == 0: # 如果是偶数
            continue   # 跳过本次循环
        print(i)       # 只输出奇数 1, 3, 5, 7, 9

第六部分:函数

函数是一段组织好的、可重复使用的代码块,它接收输入(参数),执行某些操作,并可能返回一个结果(返回值)。

定义和调用函数

使用 def 关键字来定义函数。

# 定义一个函数
def greet(name):
    """这是一个文档字符串,用于解释函数的功能。"""
    message = f"Hello, {name}!"
    return message
# 调用函数
result = greet("Charlie")
print(result) # 输出: Hello, Charlie!
# 没有返回值的函数
def say_hello():
    print("Hello, World!")
say_hello()

函数参数

  • 位置参数:按照顺序传入的参数。
  • 关键字参数:通过参数名传入的参数,顺序可以任意。
  • 默认参数:定义函数时给参数一个默认值。
def describe_pet(animal_type, pet_name, is_cute=False):
    """描述宠物信息"""
    print(f"I have a {animal_type}.")
    print(f"Its name is {pet_name}.")
    if is_cute:
        print("And it's very cute!")
# 位置参数调用
describe_pet("dog", "Willie")
# 关键字参数调用
describe_pet(animal_type="hamster", pet_name="Harry", is_cute=True)

第七部分:文件操作

程序经常需要读写文件,如配置文件、数据文件等。

读取文件

使用 with open() 语句是推荐的做法,因为它能确保文件在操作完成后被自动关闭。

# 假设有一个名为 'my_file.txt' 的文件,内容为 "Hello Python!"
# 读取整个文件内容
with open('my_file.txt', 'r') as file: # 'r' 表示读取模式
    content = file.read()
    print(content)
# 逐行读取
with open('my_file.txt', 'r') as file:
    for line in file:
        print(line.strip()) # strip() 去除行尾的换行符

写入文件

  • 'w' 模式:写入,如果文件存在,则覆盖;如果不存在,则创建。
  • 'a' 模式:追加,如果文件存在,则在末尾添加内容;如果不存在,则创建。
# 写入模式 (会覆盖原文件)
with open('new_file.txt', 'w') as file:
    file.write("This is the first line.\n")
    file.write("This is the second line.\n")
# 追加模式
with open('new_file.txt', 'a') as file:
    file.write("This is an appended line.\n")
# 再次读取,查看结果
with open('new_file.txt', 'r') as file:
    print("--- File content after appending ---")
    print(file.read())

第八部分:模块和包

Python 的强大之处在于其丰富的标准库和第三方库。模块就是一个 .py 文件,是一组模块的集合。

导入模块

使用 import 关键字来使用其他模块的功能。

# 导入整个 math 模块
import math
print(math.sqrt(16)) # 输出: 4.0 (计算16的平方根)
# 导入特定功能
from math import pi, pow
print(f"Pi is approximately {pi}")
print(f"2 to the power of 3 is {pow(2, 3)}") # 输出: 8
# 使用 as 给模块或功能起别名
import numpy as np
# from datetime import datetime as dt

常用标准库示例

  • random:生成随机数。

    import random
    print(random.randint(1, 10)) # 生成1到10之间的一个随机整数
    print(random.choice(['apple', 'banana', 'cherry'])) # 从列表中随机选择一个
  • os:与操作系统交互。

    import os
    print(os.getcwd()) # 获取当前工作目录
    # os.makedirs('new_folder') # 创建新文件夹
  • datetime:处理日期和时间。

    from datetime import datetime
    now = datetime.now()
    print(f"Current date and time: {now.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')}")

第九部分:面向对象编程入门

OOP 是一种编程思想,它将数据和操作数据的方法组织成“对象”,这是 Python 高级编程的核心。

类和对象

  • :是创建对象的蓝图模板,定义了对象的属性和方法。
  • 对象:是类的实例,是真实存在的实体。
# 定义一个类 (蓝图)
class Dog:
    # __init__ 是一个特殊方法,称为构造函数,在创建对象时自动调用
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 属性
        self.age = age    # 属性
    # 定义一个方法 (行为)
    def bark(self):
        return f"{self.name} says: Woof!"
    def celebrate_birthday(self):
        self.age += 1
        return f"Happy birthday, {self.name}! You are now {self.age} years old."
# 创建一个对象 (实例)
my_dog = Dog("Rex", 3)
# 访问对象的属性
print(my_dog.name)      # 输出: Rex
print(my_dog.age)       # 输出: 3
# 调用对象的方法
print(my_dog.bark())    # 输出: Rex says: Woof!
# 修改属性并调用方法
print(my_dog.celebrate_birthday()) # 输出: Happy birthday, Rex! You are now 4 years old.
print(my_dog.age)       # 输出: 4

第十部分:进阶学习与资源推荐

恭喜!你已经掌握了 Python 的核心基础,你可以开始尝试做一些小项目了,

  • 猜数字游戏
  • 简易计算器
  • 待办事项列表
  • 爬取网页信息 (需要学习 requestsBeautifulSoup 库)
  • 数据分析小项目 (需要学习 pandasmatplotlib 库)

推荐学习资源

  1. 官方文档docs.python.org - 最权威、最全面的资料。
  2. 交互式学习网站
    • freeCodeCamp - 提供免费、高质量的互动式课程。
    • Codecademy - 非常适合新手入门的交互式学习平台。
  3. 在线教程
  4. 书籍
    • 《Python 编程:从入门到实践》:非常适合零基础读者,前半部分讲解基础,后半部分通过项目实践。
    • 《流畅的 Python》:适合有一定基础后,想深入理解 Python 语言特性的读者。
  5. 社区
    • Stack Overflow:程序员必备的问题解答网站。
    • GitHub:全球最大的代码托管平台,你可以阅读别人的优秀代码,也可以将自己的项目托管在上面。

最后的话

学习编程最重要的是动手实践坚持不懈,不要害怕犯错,错误是学习过程中最宝贵的部分,从今天起,开始写代码吧!祝你学习愉快!

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